Le mouvement Brownien
Les molécules dans l'eau subissent trop de colisions (de l'ordre de 1011 collisions par seconde[1]) pour pouvoir être suivies par nos moyens (caméra analogique : 24 images/s). On considère donc qu'elles ont un mouvement aléatoire : le mouvement Brownien dont le paramètre principal est le coefficient de diffusion D correspondant au déplacement moyen au cours du temps de la particule :
<R2(t) > = 2Dt
avec <R2( t ) >, distance quadratique moyenne de la particule.
Le principe du piège
Une particule dans un champ électromagnétique subit principalement deux forces :
La pression de radiation
Lors de la réflexion de l'onde lumineuse sur une particule, l'onde cède à la particule une partie de sa quantitée de mouvement.
La somme de toutes les contributions sur une sphère supprime la composante trasverse de cette force, il ne reste plus qu'une force longitudinale (vecteur p) qui pousse la particule.
A partir d'un principe similaire, on peut regarder la force excercée par la lumière ressortant de la particule. Après deux réfractions, les rayons initialement parallèles ne le sont plus, on a une force résultante ks dont la composante transverse a le même effet que la pression de radiation et dont la composante longitidinale pousse la particule dans la direction du maximum d'intensité du champ.
On peut donc facilement créer un piège radial à l'aide d'un champ laser de forme gaussienne.
La diffusion du champ
La particule ne fait pas que subir ce champ, elle le diffuse aussi. On a donc une fonction d'onde résultante égale à la somme de la fonction d'onde incidente et de la fonction d'onde diffusée par la particule.
Dans le cas d'un piège laser créé par une onde gaussienne, le champ résultant est la composition d'une gaussienne par ce champ diffusé. Il en résulte l'apparition de maxima locaux comme le montre le schéma ci-dessous.
Représentation empirique du nouveau champ
Si une seule particule est présente dans le piège, elle ne subit pas les effets de sa propre diffusion mais qu'en est-il si plusieurs particules sont dans le piège ?
C'est donc à cette question que nous allons tenter de répondre en déterminant l'évolution d'un paramètre physique, le coefficient de diffusion en fonction du nombre de particules dans un piège optique.
